DE102008029518B4

DE102008029518B4 - Verfahren zur Herstellung von Faserverbundbauteilen und Faserverbundbauteile

Info

Publication number: DE102008029518B4
Application number: DE102008029518A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Kaps Robert
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2008-06-21
Filing date: 2008-06-21
Publication date: 2012-06-21
Anticipated expiration: 2028-06-22
Also published as: DE102008029518A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils, wobei eine Vorform unter Verwendung von ein duroplastisches Matrixharz aufweisender, nicht formstabiler Halbzeuge und mindestens eines formstabilen Halbzeugs, das mit den nicht formstabilen Halbzeugen belegt wird, ausgebildet wird, wobei das duroplastische Matrixharz unter Einwirkung von Druck und Temperatur ausgehärtet wird, wodurch das formstabile Halbzeug dauerhaft in das Faserverbundbauteil eingebunden wird, und wobei das formstabile Halbzeug (6) eine Matrix aus thermoplastischem Kunststoff aufweist, die an ihrer mit den nicht formstabilen Halbzeugen belegten Oberfläche von dem duroplastischen Matrixharz angelöst wird, so dass sich eine Harzmischzone ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht formstabilen Halbzeuge (4, 5), mit denen das formstabile Halbzeug belegt wird, Faserpreforms umfassen und dass die Faserpreforms über mindestens einen in dem formstabilen Halbzeug (6) ausgebildeten Injektionskanal (9) mit duroplastischem Matrixharz infiltrieren werden.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 und auf ein nach einem solchen Verfahren herstellbares Faserverbundbauteil mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 11.
STAND DER TECHNIK
Komplexe und integral gefertigte Faserverbundbauteile benötigen für die Phasen der Herstellung bis zum Zeitpunkt der Matrixaushärtung Stützung, um die gewünschte Form aufrecht zu erhalten. Dies gilt im besonderen Maße bei Faserverbundbauteilen, die eine durch mindestens eine abstehende Versteifungsrippe ausgesteifte Schale aufweisen. Die Schale selbst kann durch ein untenliegendes, eine Kontur der Schale vorgebendes Formwerkzeug in ihrer Form stabilisiert werden. Zur Stabilisierung der Form der abstehenden Versteifungsrippen sind zusätzliche Maßnahmen erforderlich. Diese können nur bei Faserverbundbauteilen mit Schaumkernen entfallen, wie beispielsweise bei so genannten Hutstringern als Versteifungsrippen. Die die Innenkonturen der Hutstringer vorgebenden Schaumkerne können als stabilisierendes Element in den Faserverbundbauteilen verbleiben. Bei Faserverbundbauteilen, bei denen eine Schale durch schlanke abstehende Versteifungsrippen, wie beispielsweise so genannte L-, C- oder T-Stringer, versteift werden soll, ist der Einsatz von Schaumkernen nicht sinnvoll möglich. Hier werden meistens metallische Formwerkzeuge zur Abstützung der Vorform des Faserverbundbauteils im Bereich der Versteifungsrippen verwendet, die nach Matrixaushärtung entfernt werden. Für die Verwendung bei der Herstellung des nächsten gleichen Faserverbundbauteils müssen die Formwerkzeuge gereinigt und ggf. zwischengelagert werden.
Ebenso müssen bei komplexen Injektionsstrategien zum Injizieren von Matrixharz in Faserpreforms, die als nicht formstabile Halbzeuge bei der Herstellung von Faserbundbauteilen verwendet werden, Injektionskanäle in den Formwerkzeugen angelegt und nach der Injektion gereinigt werden.
Aus der US 6,048,488 A ist ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils bekannt, bei dem verschiedene Bereiche einer Vorform durch Trennschichten aus thermoplastischem Kunststoff getrennt sind, um ein unkontrolliertes Ineinanderfließen von unterschiedlichen duroplastischen Harzsystemen zu verhindern, die auf den beiden Seiten der Trennfolie eingesetzt werden. Beim Aushärten der Matrix bei erhöhter Temperatur löst das duroplastische Harz den thermoplastischen Kunststoff auf beiden Seiten der Trennfolie an, so dass sich im Übergang Harzmischzonen ausbilden, durch die die Trennfolie dauerhaft in das durch das Aushärten des duroplastischen Harzes entstehende Faserverbundbauteil integriert wird.
Zur dauerhaften Verbindung zwischen thermoplastischen und duroplastischen Harzen lehrt die US 5,643,390 A den Einsatz von kompatiblen Zwischenschichten, die sich mit dem thermoplastischen Kunststoff einerseits und dem duroplastischen Harz andererseits verbinden.
Ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 und ein Faserverbundbauteil mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 11 sind aus der DE 10 2006 031 432 A1 bekannt. Hier besteht das Faserverbundbauteil aus einem duroplastischen Faserverbundlaminat mit einem im Kernbereich platzierten thermoplastischen Füllmaterial. Das thermoplastische Füllmaterial kann ein thermoplastischer Polyetherimidstrang sein. Polyetherimid (PEI) ist ein amorpher Hochtemperaturthermoplast.
Auch aus der DE 1 005 727 B sind ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 und ein Faserverbundbauteil mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 11 bekannt. Dabei wird zur Herstellung des Faserverbundbauteils eine Fläche eines Polyethylenkörpers mit einer zur Herstellung eines Polyesterharzes gebräuchlichen Polyestermasse unter Druck und bei einer Temperatur, die unterhalb der Erweichungstemperatur des Polyethylens liegt, in Berührung gebracht und anschließend die Polyestermasse durch Wärmebehandlung ausgehärtet. Die Polyestermasse weist Einlagen aus Fasern auf.
Ein weiteres Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 und ein Faserverbundbauteil mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 11 sind aus der DE 24 61 572 A1 bekannt. Hier wird aus einer Folie aus einem Thermoplast ein die Grundform eines Endprodukts bestimmender Vorformling hergestellt und wenigstens einseitig unter zusätzlicher Anwendung eines die Haftung verbessernden Mittels mit einem glasfaserverstärkten härtbaren Kunststoff beschichtet, wonach diese Beschichtung nach Andrücken an den Vorformling ausgehärtet wird.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils aufzuzeigen, das mit weniger Aufwand in Bezug auf die zu verwendenden Formwerkzeuge auskommt. Weiterhin soll ein entsprechend mit geringerem Formwerkzeugaufwand herstellbares Faserverbundbauteil aufgezeigt werden.
LÖSUNG
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und ein Faserverbundbauteil mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 11 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen des neuen Verfahrens sind in den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 10 definiert, während die abhängigen Patentansprüche 12 bis 18 bevorzugte Ausführungsformen des neuen Faserverbundbauteils betreffen.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Bei dem neuen Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils, bei dem eine Vorform unter Verwendung nicht formstabiler Halbzeuge und mindestens eines formstabilen Halbzeugs, das mit den ein duroplastisches Matrixharz aufweisenden, nicht formstabilen Halbzeugen belegt wird, ausgebildet wird und wobei das duroplastische Matrixharz unter Einwirkung von Druck und Temperatur ausgehärtet wird, wodurch das formstabile Halbzeug dauerhaft in das Faserverbundbauteil eingebunden wird, weist das formstabile Halbzeug eine Matrix aus thermoplastischem Kunststoff auf, die an ihrer mit den nicht formstabilen Halbzeugen belegten Oberfläche von dem duroplastischen Matrixharz angelöst wird, so dass sich eine Harzmischzone ausbildet. Aus thermoplastischem Kunststoff lassen sich vergleichsweise dünne, aber doch bis in höhere Temperaturen hinein formstabile Halbzeuge ausbilden, die sich beim Aushärten des duroplastischen Matrixharzes der Vorform dauerhaft in das hergestellt werdende Faserverbundbauteil integrieren. Dazu sind der thermoplastische Kunststoff an der mit den nicht formstabilen Vorformen belegten Oberfläche des formstabilen Halbzeugs und das duroplastische Matrixharz der Vorform so aufeinander abzustimmen, dass der thermoplastische Kunststoff von dem duroplastischen Matrixharz unter Einwirkung der zur Aushärtung des duroplastischen Matrixharzes eingesetzten Temperatur so angelöst wird, dass sich eine Harzmischzone ausbildet. Dabei kann sich diese Mischzone zwischen einem nur an der Oberfläche des formstabilen Halbzeugs vorgesehenen thermoplastischen Kunststoff und dem duroplastischen Matrixharz ausbilden, wobei dieser thermoplastische Kunststoff mit einem anderen thermoplastischen Kunststoff im Kern des formstabilen Halbzeugs dauerhaft verbunden ist, das dem formstabilen Halbzeug seine Formstabilität verleiht. Durch die Verwendung des formstabilen Halbzeugs werden typischerweise nicht alle, aber wird zumindest ein Teil der zur Herstellung eines Faserverbundbauteils normalerweise üblichen Formwerkzeuge entbehrlich.
Erfindungsgemäß umfassen die nicht formstabilen Halbzeuge, mit denen das formstabile Halbzeug belegt wird, Faserpreforms, und diese Faserpreforms werden über mindestens einen in dem formstabilen Halbzeug ausgebildeten Injektionskanal mit duroplastischem Matrixharz infiltriert. Der mit duroplastischem Matrixharz verfüllte Injektionskanal wird dabei Teil des fertigen Faserverbundbauteils.
Zur Herstellung eines Faserverbundbauteils, das eine durch mindestens eine abstehende Versteifungsrippe ausgesteifte Schale aufweist, wird die Vorform vorzugsweise auf einem einseitigen, eine äußere Kontur der Schale vorgebenden Formzeug ausgebildet und im Bereich der Versteifungsrippe durch das formstabile Halbzeug stabilisiert. Aufgrund der Materialeigenschaften bekannter thermoplastischer Kunststoffe ist diese Stabilisierung mit geringen Querschnitten des formstabilen Werkzeugs möglich, die den Aufbau des fertigen Faserverbundbauteils nicht beeinträchtigen.
Unter dem thermoplastischen Kunststoff des formstabilen Halbzeugs ist insbesondere ein amorph thermoplastischer Kunststoff zu verstehen. In diesen Kunststoff können Verstärkungsfasern eingebettet sein. Vorzugsweise stehen diese Verstärkungsfasern dann aus der Matrix des formstabilen Halbzeugs heraus, so dass sie teilweise auch in das duroplastische Matrixharz eingebettet werden und so die Harzmischzone stabilisieren.
Das formstabile Halbzeug kann nach dem Prinzip eines Baukastens aus mehreren einzelnen formstabilen Teilen zusammengesetzt werden, insbesondere wenn räumlich komplexe und gleichzeitig variierende Strukturen formstabilisiert werden sollen.
Mit dem formstabilen Halbzeug können auch Hohlräume zwischen gegenläufig gebogenen nicht formstabilen Halbzeugen gefüllt werden. Das formstabile Halbzeug stellt so beispielsweise sogenannte ”Zwickel” zum definierten Ausfüllen von potentiellen Hohlräumen in Faserverbundbauteilen bereit.
Besonders günstig ist es, wenn der thermoplastische Kunststoff der Matrix des formstabilen Halbzeugs seine Formstabilität über die Temperatur hinaus behält, die typischerweise zum Aushärten duroplastischer Matrixharze angewandt wird. Vorzugsweise liegt die Erweichungstemperatur, d. h. insbesondere die Glasübergangstemperatur des thermoplastischen Kunststoffs über der Aushärtungstemperatur des duroplastischen Matrixharzes. Derartige thermoplastische Kunststoffe sind dem Fachmann als Hochtemperaturthermoplaste bekannt. Hierzu zählen zum Beispiels PEEK, PEI und PSU.
Zur Ausbildung der Harzmischzone mit dem duroplastischen Matrixharz muss der thermoplastische Kunststoff der Matrix des formstabilen Halbzeugs an der mit den nicht formstabilen Vorformen belegten Oberfläche eine gewisse Löslichkeit in dem duroplastischen Matrixharz aufweisen. Diese ist bei amorphen Hochtemperaturthermoplasten wie PEI und PSU gegeben.
Zum Ausgleich der bei diesen Materialen teilweise nicht gegebenen Lösungsmittelbeständigkeit, kann der thermoplastische Kunststoff der Matrix des formstabilen Halbzeugs dort, wo es an der Oberfläche des Faserverbundbauteils freiliegt, mit einer lösungsmittelbeständigen Versiegelung abgedeckt werden. Dies gilt insbesondere im Bereich angefräster Kanten des Faserverbundbauteils. Alternativ wird der thermoplastische Kunststoff der Matrix hier aus einem zumindest teilkristallinen Hochtemperaturthermoplasten ausgebildet, der als solcher lösungsmittelbeständig ist.
Um die Matrix des formstabilen Halbzeugs einerseits aus einem amorphen Hochtemperaturthermoplast und andererseits einem zumindest teilkristallinen Hochtemperaturthermoplast auszubilden, kann sie aus diesen Materialien, die sich zwar unterschiedlich gut mit duroplastischem Harz verbinden lassen, aber untereinander gut verbindbar sind, coextrudiert werden.
Die Herstellung eines Faserverbundbauteils nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist an dem Faserverbundbauteil selbst dadurch zu erkennen, dass seine Matrix mindestens einen ganz oder zumindest teilweise eingeschlossenen Bereich aus einem thermoplastischen Kunststoff und angrenzende Bereiche aus einem duroplastischen Matrixharz aufweist, wobei zwischen diesen Bereichen eine Harzmischzone vorliegt, und dass der Bereich der Matrix aus dem thermoplastischen Kunststoff unter Berücksichtigung des thermoplastischen Kunststoffs selbst so dimensioniert ist, dass er als solcher formstabil ist.
Der Bereich der Matrix aus dem thermoplastischen Kunststoff weist mindestens einen mit ausgehärtetem duroplastischem Matrixharz erfüllten Injektionskanal auf. In einem konkreten Ausführungsbeispiel weist das Faserverbundbauteil eine durch mindestens eine abstehende Versteifungsrippe ausgesteifte Schale auf, wobei der Bereich der Matrix aus dem thermoplastischen Kunststoff längs der neutralen Faser der Versteifungsrippe verläuft. Hier ist die mechanische Belastung der Versteifungsrippe am geringsten, so dass sich jedwede Schwächung ihres Aufbaus aufgrund des integrierten Bereichs der Matrix aus dem thermoplastischen Kunststoff am geringsten auswirkt. Grundsätzlich kann der Integrierte Bereich der Matrix aus dem thermoplastischen Kunststoff auch tragende Funktion aufweisen, insbesondere bei geeigneter Anordnung seiner Verstärkungsfasern. So werden Gewichtsnachteile aufgrund der Matrix aus dem thermoplastischen Kunststoff vermieden.
Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele des neuen Faserverbundbauteils sind bereits durch das Verfahren zu seiner Herstellung erläutert worden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von konkreten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert und beschrieben.
1 skizziert eine erfindungsgemäß aufgebaute Versteifungsrippe eines Faserverbundbauteils mit L-Profil und integriertem Injektionskanal.
2 skizziert eine erfindungsgemäß aufgebaute Versteifungsrippe mit integriertem Injektionskanal und Zwickel zwischen zwei angrenzenden gegenläufig gebogenen Bereichen.
3 skizziert eine erfindungsgemäß aufgebaute Versteifungsrippe mit Injektionskanal und mehrteiligem Aufbau eines integrierten formstabilen Halbzeugs; und
4 skizziert eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäß aufgebauten Versteifungsrippe mit integriertem Injektionskanal.
FIGURENBESCHREIBUNG
Alle 1 bis 4, anhand derer die vorliegende Erfindung im Folgenden erläutert wird, gehen von derselben Grundsituation aus. Eine Vorform 1 für ein Faserverbundbauteil wird auf einem unten liegenden Formwerkzeug 2 unter Verwendung von nicht formstabilen Halbzeugen 3 bis 5 und einem formstabilen Halbzeug 6 ausgebildet. Das nicht formstabile Halbzeug 3 dient dabei zur Ausbildung einer Schale 7 des Faserverbundbauteils, die unter Verwendung der Halbzeuge 4 bis 6 mit einer Versteifungsrippe 8 versehen wird. Die Versteifungsrippe 8 ist in den unterschiedlichen 1 bis 4 unterschiedlich aufgebaut. Bei dem Halbzeug 3 kann es sich um ein oder mehrere Prepregs, d. h. bereits mit Matrixharz getränkte Fasergelege handeln, während die Halbzeuge 4 und 5 typischerweise Faserpreforms sind, d. h. trockene Fasergelege, die noch mit Matrixharz imprägniert werden müssen. Während die Halbzeuge 3 bis 5 nicht formstabil sind, ist das Halbzeug 6 aus thermoplastischem Kunststoff formstabil ausgebildet, um die Form der jeweiligen Versteifungsrippe 8 vorzugeben. Darüber hinaus wird durch das Halbzeug 6 ein Injektionskanal 9 mit Injektionsöffnungen 10 zum Imprägnieren der Vorformen 4 und 5 mit Matrixharz ausgebildet. Beim Aushärten dieses duroplastischen Matrixharzes bei erhöhter Temperatur löst es den thermoplastischen Kunststoff des Halbzeugs 6 an, um sich mit diesem dauerhaft zu verbinden. Hierdurch wird die Vorform 6 zwischen den mit Matrixharz imprägnierten Vorformen 4 und 5 in die Struktur des fertigen Faserverbundbauteils integriert. Dabei verläuft das Halbzeug 6 bzw. der resultierende Bereich aus thermoplastischem Kunststoff im Bereich der neutralen Faser der jeweiligen Verstärkungsrippe 8. Besonders geeignet für das Halbzeug 6 sind amorphe Hochtemperaturthermoplaste, wie z. B. Polyetherimid (PEI). Deren Lösungsmittelempfindlichkeit kann durch eine Versiegelung 11 der Stoßkanten des Halbzeugs 6 an der Oberfläche des fertigen Faserverbundbauteils begegnet werden (s. 1).
In 2 ist die Verstärkungsrippe 8 als so genannter T-Stringer 12 ausgebildet. Entsprechend ist hier auch das formstabile Halbzeug 6 von T-förmigem Querschnitt. Überdies bildet es einen Zwickel 13 angrenzend an gegenläufige Krümmungen 14 und 15 der Halbzeuge 4 und 5 im Ansatzbereich des T-Stringers 12 an die Schale 7 aus. An dieser Stelle muss ein durch einen Minimalradius der Krümmungen 14 und 15 bedingter Hohlraum bei Nichtvorhandensein des Zwickels 13 des Halbzeugs 6 auf andere Weise definiert ausgefüllt werden, um eine ungewollte Formvariabilität bei der Versteifungsrippe 8 zu vermeiden.
Die Versteifungsrippe 8 gemäß 3 ist ebenfalls ein T-Stringer 12. Hier ist das Halbzeug 6 aber nur L-förmig, so dass das Halbzeug 4 direkt an das Halbzeug 3 der Schale 7 angebunden ist, während das Halbzeug 5 über das Halbzeug 6 an das Halbzeug 3 der Schale 7 angebunden ist. Das Besondere des Halbzeugs 6 gemäß 3 ist seine Mehrteiligkeit. Es ist aus einem Grundelement 16 und einem darauf gesteckten Anbauteil 17 zusammengesetzt. Da das duroplastische Matrixharz, mit dem die Halbzeuge 4 und 5 imprägniert werden und bei dem es sich vorzugsweise um ein Epoxydharz handelt, den thermoplastischen Kunststoff des Halbzeugs 6 anlöst, dient es zugleich als Klebstoff der Einzelteile 16 und 17 des Halbzeugs 6.
Das formstabile Halbzeug 6 gemäß 4 stabilisiert nicht den Winkel der Versteifungsrippe 8 gegenüber der Schale 7, sondern bildet im Wesentlichen den Injektionskanal 9 aus. Für die Orientierung der Versteifungsrippe 8 zu der Schale 7 kann ein hier nicht dargestelltes externes Formwerkzeug außerhalb eines Vakuumsacks angeordnet werden, mit dem die Vorform 1 üblicherweise vor dem imprägnieren der Halbzeuge 4 und 5 mit duroplastischem Matrixharz luftdicht abgedeckt und evakuiert wird. Der Vakuumsack dient auch dazu, von außen einen Druck aufzubringen, um das Matrixharz der Vorform 1 dann unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur auszuhärten, um das gewünschte Faserverbundbauteil herzustellen.
Bezugszeichenliste

1: Vorform
2: Formwerkzeug
3: Halbzeug
4: Halbzeug
5: Halbzeug
6: Halbzeug
7: Schale
8: Versteifungsrippe
9: Injektionskanal
10: Injektionsloch
11: Versiegelung
12: T-Stringer
13: Zwickel
14: Krümmung
15: Krümmung
16: Grundelement
17: Anbauteil

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils, wobei eine Vorform unter Verwendung von ein duroplastisches Matrixharz aufweisender, nicht formstabiler Halbzeuge und mindestens eines formstabilen Halbzeugs, das mit den nicht formstabilen Halbzeugen belegt wird, ausgebildet wird, wobei das duroplastische Matrixharz unter Einwirkung von Druck und Temperatur ausgehärtet wird, wodurch das formstabile Halbzeug dauerhaft in das Faserverbundbauteil eingebunden wird, und wobei das formstabile Halbzeug (6) eine Matrix aus thermoplastischem Kunststoff aufweist, die an ihrer mit den nicht formstabilen Halbzeugen belegten Oberfläche von dem duroplastischen Matrixharz angelöst wird, so dass sich eine Harzmischzone ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht formstabilen Halbzeuge (4, 5), mit denen das formstabile Halbzeug belegt wird, Faserpreforms umfassen und dass die Faserpreforms über mindestens einen in dem formstabilen Halbzeug (6) ausgebildeten Injektionskanal (9) mit duroplastischem Matrixharz infiltrieren werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung eines Faserverbundbauteils, das eine durch mindestens eine abstehende Versteifungsrippe ausgesteifte Schale (7) aufweist, die Vorform (1) auf einem einseitigen, eine äußere Kontur der Schale (7) vorgebenden Formwerkzeug (2) ausgebildet und im Bereich der Versteifungsrippe (3) durch das formstabile Halbzeug (6) stabilisiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass in die Matrix des formstabilen Halbzeugs (6) Verstärkungsfasern eingebettet sind.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern teilweise aus der Matrix des formstabilen Halbzeugs (6) herausstehen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das formstabile Halbzeug (6) aus mehreren formstabilen Teilen (16, 17) zusammengesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem formstabilen Halbzeug (6) Hohlräume zwischen gegenläufig gebogenen nicht formstabilen Halbzeugen (4, 5) ausgefüllt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoplastische Kunststoff der Matrix des formstabilen Halbzeugs (6) an der mit den nicht formstabilen Halbzeugen belegten Oberfläche einen amorphen Hochtemperaturthermoplast aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoplastische Kunststoff der Matrix des formstabilen Halbzeugs (6) dort, wo er an der Oberfläche des Faserverbundbauteils frei liegt, einen zumindest teilkristallinen Hochtemperaturthermoplast aufweist und/oder mit einer lösungsmittelbeständigen Versiegelung (11) abgedeckt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix des formstabilen Halbzeugs (6) aus einem amorphen Hochtemperaturthermoplast und einem zumindest teilkristallinen Hochtemperaturthermoplast coextrudiert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoplastische Kunststoff der Matrix des formstabilen Halbzeugs (6) eine Erweichungstemperatur über der Temperatur aufweist, bei der das duroplastische Matrixharz ausgehärtet wird.
Faserverbundbauteil mit einer Matrix, in die Verstärkungsfasern eingebettet sind, wobei die Matrix mindestens einen eingeschlossenen Bereich aus einem thermoplastischen Kunststoff und angrenzende Bereiche aus einem duroplastischen Matrixharz aufweist, wobei zwischen diesen Bereichen eine Harzmischzone vorliegt und wobei der Bereich der Matrix aus dem thermoplastischen Kunststoff als solcher formstabil ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich der Matrix aus dem thermoplastischen Kunststoff mindestens einen mit ausgehärtetem duroplastischen Matrixharz verfüllten Injektionskanal (9) aufweist.
Faserverbundbauteil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass es eine durch mindestens eine abstehende Versteifungsrippe ausgesteifte Schale (7) aufweist, wobei der Bereich der Matrix aus dem thermoplastischen Kunststoff längs der neutralen Faser der Versteifungsrippe (8) verläuft.
Faserverbundbauteil nach einem der Ansprüche 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass in den thermoplastischen Kunststoff Verstärkungsfasern eingebettet sind.
Faserverbundbauteil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verstärkungsfasern teilweise aus dem Bereich des thermoplastischen Kunststoffs bis in die Bereiche des duroplastischen Kunststoffs erstrecken.
Faserverbundbauteil nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix einen Zwickel (13) aus dem thermoplastischen Kunststoff zwischen gegenläufigen Krümmungen (14, 15) des duroplastischen Matrixharzes aufweist.
Faserverbundbauteil nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoplastische Kunststoff aneinander angrenzende Bereiche aus einem amorphere Hochtemperaturthermoplast und einem zumindest teilkristallinen Hochtemperaturthermoplast aufweist.
Faserverbundbauteil nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoplastische Kunststoff dort, wo er an der Oberfläche des Faserverbundbauteils frei liegt, einen zumindest teilkristallinen Hochtemperaturthermoplast aufweist und/oder mit einer lösungsmittelbeständigen Versiegelung (11) abgedeckt ist.
Faserverbundbauteil nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoplastische Kunststoff angrenzend an die Mischzone mit dem duroplastischen Matrixharz amorph ist.